Identifican dos linajes de células madre hematopoyéticas #MBCMnews

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Los autores del trabajo (izqda-dcha): Laura Ariza, Ana Cañete, Ramón Muñoz-Chápuli y Rita Carmona, en su laboratorio del Dpto. de Biología Animal (F. Ciencias, UMA).

El grupo de Desarrollo y Enfermedad Cardiovascular (DEC, Dpto. de Biología Animal, UMA) acaba de publicar un relevante estudio en la revista @haematologica, publicación oficial de la Sociedad Europea de Hematología (EHS). En él demuestran la existencia de un linaje de células madre hematopoyéticas (CMH) cuyo origen han podido situar en un corto periodo del desarrollo embrionario del ratón (E7.5-E12.5) durante el que se expresa el factor de transcripción GATA4 bajo el control específico de la región potenciadora (enhancer) G2, tanto en el mesodermo embrionario (aorta-gónada-mesonefros, AGM) como en la placenta. Los investigadores han determinado que este lineaje de CMHs provee alrededor del 20% de las células sanguíneas de los ratones adultos (1). Hasta el momento no se había descrito ninguna función hematopoyética de GATA4.

 El trabajo está encabezado por la investigadora postdoctoral Ana Cañete y realizado en el seno del grupo liderado por el Dr. Ramón Muñoz-Chápuli, docente de este MBCM. En el estudio también han participado la Dra. Rita Carmona y la becaria predoctoral Laura Ariza, ambas del grupo DEC, así como investigadoras del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD) y del Centro Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa (CABIMER). Hemos pedido a Ana y Ramón que nos expliquen los detalles de esta investigación:

P: ¿Cuál es el principal descubrimiento de este trabajo que acabáis de publicar?

R: (Ana) Los factores de transcripción de la familia GATA desempeñan importantes papeles en la especificación y en la diferenciación de múltiples tipos de células durante el desarrollo. En mamíferos se han descrito 6 factores de transcripción de la familia GATA que intervienen en la activación de múltiples linajes celulares, incluyendo el sistema hematopoyético, y al desarrollo del corazón, hígado y tracto digestivo. Miembros de esta familia tales como GATA1, 2 y 3, tienen un papel crítico en hematopoyesis, sin embargo GATA4 no ha sido previamente relacionado con el proceso hematopoyético

Hace algunos años nuestra colaboradora, la Dra. Anabel Rojas (CABIMER), describió que un elemento regulador o enhancer del gen GATA4, denominado G2, es necesario y suficiente para dirigir su expresión en un territorio mesodérmico específico del embrión de ratón. La actuación de este enhancer comienza a E7.5 en del mesodermo lateral y el alantoides y más tarde se restringe al mesénquima del septo transverso e hígado, desapareciendo a mitad de gestación. En nuestro laboratorio hemos desarrollado un modelo animal que nos permite trazar el destino del linaje de las células mesodérmicas en las que la expresión de GATA4 se activa mediante el enhancer G2. Se trata de una línea de ratones G2-GATA4Cre; R26R-YFP en los que este linaje queda marcado constitutivamente por la expresión de la proteína amarilla fluorescente (YFP).

En ratones transgénicos adultos, alrededor del 20% del sistema hematopoyético, incluyendo las CMH y los diferentes linajes sanguíneos, expresa YFP indicando su pertenencia a este linaje embrionario. Sabemos que las CMH definitivas se diferencian en el embrión durante estadios tempranos de desarrollo. La mayor parte de estudios señala que el origen de estas CMH se encuentra en la región AGM, dentro del embrión. Sin embargo otros autores señalan la posibilidad de que la placenta pueda ser origen de CMH adultas. Nosotros hemos propuesto a partir de una serie de experimentos que el linaje YFP+ de CMH adultas se origina precisamente en la placenta.

Nuestro estudio es el primero en revelar una heterogeneidad en las poblaciones de CMH adultas caracterizados por la expresión o no expresión de GATA4 bajo control del enhancer G2 en sus progenitores, y ligadas a un diferente origen embrionario (extraembrionario: placenta, o intraembrionario: AGM)

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Izqda (F): Distribución de células YFP+ (verde) en una placenta a E12.5. El inserto muestra colocalización con el marcador CD41+ (rojo), indicando que se trata de células hematopoyéticas). Dcha(G): las células YFP+  abundan alrededor del endotelio vascular CD31+ (rojo). Los núcleos de las células se han teñido con DAPI (azul). La imagen está tomada de la Ref. 1.

P: ¿Cómo se enmarca este trabajo en la línea general de investigación del grupo?

R: (Ramón) Nosotros desarrollamos originalmente este modelo de ratón para estudiar el destino de las células del epicardio durante el desarrollo cardiaco, ya que el epicardio pertenece al linaje mesodérmico en el que el enhancer G2 es activo. Para nuestra sorpresa empezamos a ver en los embriones que una parte de las células sanguíneas era positiva para el marcador de linaje, y que su porcentaje era muy constante, alrededor del 20%. Como Ana Cañete venía del campo de la hematopoyesis, le pedí que estudiara este tema, con excelentes resultados.

P: ¿Cuál es, en vuestra opinión, la relevancia de este estudio, tanto desde el punto de vista básico como aplicado?

R: (Ana) Este descubrimiento, además de tener un gran valor desde el punto de vista básico, tiene implicaciones traslacionales evidentes. Nos ofrece posibilidades excelentes para comprobar si un distinto origen embrionario de las CMH supone diferencias a la hora de la potencialidad de diferenciación en los diferentes tipos de células sanguíneas, incluyendo al sistema inmune, capacidad de repoblación, susceptibilidad a patologías hematopoyéticas, etc. Por otra parte, será importante conocer si esta situación de heterogeneidad se produce también en el ser humano y si tiene alguna relevancia desde el punto de vista fisiopatológico.

P: Ana, ¿cuál ha sido tu trayectoria pre/postdoctoral y qué consejo darías a los estudiantes del MBCM que se inician ahora como investigadores ?

R: (Ana) Mi carrera científica comenzó en el último año de mi licenciatura en Bioquímica, cuando conseguí una beca del Ministerio de Educación y Ciencia para colaborar con un Departamento de Bioquímica de la Universidad de Sevilla. Una vez licenciada, me contrataron en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD, Sevilla) en el laboratorio de Desarrollo del Sistema Hemato-Vascular y Células Madre, dirigido por la Dra. MJ. Sánchez. Allí realicé mi doctorado financiado por una beca de la Universidad Pablo de Olavide y seguí con un contrato posdoctoral del CSIC. Los resultados científicos de esta etapa se plasmaron en 2 publicaciones (2,3). Después comencé a trabajar en el grupo de Desarrollo y Enfermedad Cardiovascular de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Málaga, con un contrato postdoctoral asociado a un proyecto de investigación de excelencia de la Junta de Andalucía dirigido por el Dr. Muñoz-Chápuli con quien, hasta el momento, he participado en varias publicaciones (1, 4-6). Hasta el momento, el balance de mi trayectoria científica es positivo.

Tienes que ser constante y tener mucha paciencia, después del trabajo bien hecho siempre hay una recompensa.

P: ¿En qué dirección os gustaría continuar esta línea de investigación?

R: (Ramón) Ya lo ha apuntado Ana, la prioridad, si obtenemos financiación para ello, será identificar marcadores moleculares asociados a los dos linajes de CMH adultas en el ratón, comprobar si estos marcadores revelan la misma heterogeneidad en humanos y, eventualmente, ver si dicha heterogeneidad tiene una implicación desde el punto de vista de las patologías hematológicas.


Referencias

1.- Cañete A, Carmona R, Ariza L, Sanchez MJ, Rojas A, Muñoz-Chápuli R.population of hematopoietic stem cells derives from GATA4-expressing progenitors located in the placenta and lateral mesoderm of mice. Haematologica. 2017 Jan 5. doi: 10.3324/haematol.2016.155812.

2.- Garcia-Ortega AM, Cañete A, Quinter C, Silberstein L, Piquer-Gil M, Alvarez-Dolado M, Dekel B, Gottgens B, Sánchez MJ. Enhanced hematovascular contribution of SCL 3′ enhancer expressing fetal liver cells uncovers their potential to integrate in extramedullary adult niches. Stem Cells. 2010 Jan;28(1):100-12. doi: 10.1002/stem.228

3.-Cañete A, Comaills V, Prados I, Castro AM, Hammad S, Ybot-Gonzalez P, Bockamp E, Hengstler JG, Gottgens B, Sánchez MJ. Characterization of a Fetal Liver Cell Population Endowed with Long-Term Multiorgan Endothelial Reconstitution Potential. Stem Cells. 2016 Sep 12. doi: 10.1002/stem.2494

4.-Ariza L, Carmona R, Cañete A, Cano E, Muñoz-Chápuli R. Coelomic epithelium-derived cells in visceral morphogenesis. Dev Dyn. 2016 Mar;245(3):307-22. doi: 10.1002/dvdy.24373.

5.-Carmona R, Cañete, A, Muñoz-Chápuli, R. Envejecimiento animal. Encuentros en la Biología 2016; 9(160): 152-156

6.-Carmona R, Cañete A, Cano E, Ariza L, Rojas A, Muñoz-Chápuli R. Conditional deletion of WT1 in the septum transversum mesenchyme causes congenital diaphragmatic hernia in mice. eLife. 2016 Sep 19;5. pii: e16009. doi: 10.7554/eLife.16009

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